José Américo Alves Salvador Filho
BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM
CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Tese apresentada à Esc...
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,
PARA FIN...
Aos meus pais, José Américo e Maria Lúcia,
que sempre acompanharam meus passos
com carinho e dedicação
e ao meu sobrinho V...
Agradecimentos
A Deus pela luz que sempre ilumina meus caminhos.
Aos meus pais, José Américo e Maria Lúcia, aos meus irmão...
Se
Se és capaz de manter a tua calma quando
Todo o mundo ao redor já a perdeu e te culpa;
De crer em ti quando estão todos...
RESUMO
SALVADOR FILHO, J. A. A. Blocos de concreto para alvenaria em construções
industrializadas. 246 f. (Doutorado). Dep...
ABSTRACT
SALVADOR FILHO, J. A. A. Concrete blocks for masonry in industrialized construction.
246 p. Thesis (Doctorate). E...
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Exemplos da expansão indiscriminada do município de São Carlos (SP). 35
Figura 1.2. Classes s...
Figura 4.1. Representação em planta de uma parede de blocos com encaixe tipo “rabo de andorinha”. 118
Figura 4.2. Represen...
Figura 5.14. Carga máxima aplicada à parede. 155
Figura 5.15. Representação esquemática do ensaio de resistência de aderên...
Figura 6.26. Trecho de planta arquitetônica. 184
Figura 6.27. Vista da elevação da parede 1. 185
Figura 6.28. Vista em pla...
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Distribuição granulométrica obtida de acordo com o modelo de Alfred, com diferentes
coeficie...
Tabela A.10. Dados técnicos do aditivo Murasan BWA 21. 216
Tabela A.11. Dados técnicos do aditivo Glenium 51. 217
Tabela A...
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
a/agl Relação água/aglomerante
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT Associaç...
SUMÁRIO
Introdução e Objetivos, 21
Capítulo 1
Contextualização da construção habitacional brasileira, 33
1.1. Habitação e ...
Capítulo 5
Avaliação técnica do protótipo, 141
5.1. Comportamento mecânico, 142
5.1.1. Capeamento, 142
5.1.2. Resistência ...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
OBJETO DE ESTUDO
A construção habitacional é ramo da Construção Civil que envolve a participação
ma...
22 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Há, no entanto, grande resistência por parte dos cons...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 23
Ainda que haja considerável desenvolvimento na qualidade dos blocos de concreto,
seu assentament...
24 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
HIPÓTESES E OBJETIVOS DA PESQUISA
Cientes da necessid...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 25
OBJETIVO GERAL
Buscar soluções mais econômicas e apropriadas, que possam garantir melhores
resul...
26 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
MÉTODO
Esta é uma pesquisa exploratória, que visa ide...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 27
iii. Dosagem:
Os materiais utilizados como agregados, além de todos os quesitos de qualidade
nor...
28 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
de tal modo que privilegiem construções de painéis co...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 29
comprovação das hipóteses levantadas. Os resultados das análises experimentais não têm
efeito de...
30 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Capítulo 2 – “ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCRETO” – refe...
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 31
avaliação mais criteriosa, desde as propriedades físicas dos componentes, envolvendo
ensaios de ...
32 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Capítulo 1
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO
HABITACIONAL BRASILEIRA
1.1. Habitação e urbanização no Brasil
A dinâmica da urb...
34 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Lago e Ribeiro (1996) citam que desde o final dos ano...
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 35
ineficazes, devido, principalmente, à dificuldade de refletirem ...
36 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Conforme cita Lucini (2001), os reflexos desses proce...
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 37
• presença constante de patologias construtivas complexas nas ed...
38 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
praticamente faz parte de nossa cultura, pois até ent...
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 39
entrar aqui no passado por várias razões. A maior delas foi a in...
40 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
O processo de produção de edifícios é uma atividade q...
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 41
(2005). A CEF considera oportuno o desenvolvimento de novas tecn...
42 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
técnicas, sociais, econômicas e políticas do país, pr...
CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 43
alvenarias dispensam aplicação de chapiscos, emboços, rebocos, p...
44 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Capítulo 2
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCRETO
Discutir sistemas construtivos modulares como a alvenaria estrutural de blocos ...
46 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Figura 2.2. Fallingwater, residência projetada por Fr...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 47
partes: a primeira analisa a produção do componente de alvenaria, na qual são comentados...
48 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
a. Agregados
Entende-se por agregado o material granu...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 49
A classificação dos agregados com relação à suas formas e dimensões é importante
para ga...
50 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
A partir dos estudos de Füller e Thompson, Furnas (19...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 51
Alguns pesquisadores, considerando as equações de Andreassen, indicam que para
atingir m...
52 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
porosidade. A tabela 2.1 contém as distribuições gran...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 53
completamente inseridas no limites sugeridos por Pfeiffenberg, o que sugere que este
pes...
54 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
tricálcico - C3S. Os aluminatos são: aluminato tricál...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 55
Para aplicação em tecnologia de concreto, é interessante observar os aspectos físicos
ta...
56 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Embora especificado pela ABNT em norma separada do ci...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 57
queima/sinterização do clínquer, branqueamento/resfriamento, e moagem sob condições
prec...
58 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
desenvolvimento da resistência, e melhora da resistên...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 59
produzido na hidratação do cimento Portland, produzindo C-S-H. Outros benefícios do uso
...
60 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
Os pigmentos para a aplicação em produtos à base de c...
ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 61
tons intermediários. Keller (1987) cita que os óxidos de ferro vermelhos podem ser obtid...
62 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
cor obtido pelo uso de cimento branco depende do pigm...
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  1. 1. José Américo Alves Salvador Filho BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Tese apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Doutor em Engenharia de Estruturas. Área de concentração: Engenharia de estruturas. Orientador: Prof. Dr. Jefferson B. L. Liborio São Carlos 2007
  2. 2. AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento da Informação do Serviço de Biblioteca – EESC/USP Salvador Filho, José Américo Alves S182b Blocos de concreto para alvenaria em construções industrializadas / José Américo Alves Salvador Filho ; orientador Jefferson B. L. Libório. –- São Carlos, 2007. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação e Área de Concentração em Engenharia de Estruturas -- Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. 1. Blocos de concreto. 2. Construção habitacional. 3. Sistema construtivo. 4. Alvenaria. I. Título.
  3. 3. Aos meus pais, José Américo e Maria Lúcia, que sempre acompanharam meus passos com carinho e dedicação e ao meu sobrinho Vítor, que, apesar de tão pequeno e frágil, soube enfrentar com força e coragem seu inimigo.
  4. 4. Agradecimentos A Deus pela luz que sempre ilumina meus caminhos. Aos meus pais, José Américo e Maria Lúcia, aos meus irmãos, Ana Paula, Regina, Luis Henrique e Andréa, e a todos os meus familiares pela presença, carinho, compreensão e apoio despendido em todas as etapas de minha vida. Ao meu orientador, Prof. Dr. Jefferson B. L. Liborio, pelo aprendizado constante, fruto da construção do conhecimento aliada à amizade e ao companheirismo. À Profa. Dra. Mônica Pinto Barbosa, responsável pelo meu ingresso à pesquisa do concreto. Aos técnicos do LMABC e do Laboratório de Estruturas, e aos professores, funcionários e colegas da EESC-USP que colaboraram efetivamente para a realização desta pesquisa. Aos amigos com quem convivi em São Carlos e que sempre demonstraram franqueza, sinceridade, lealdade incondicional e auxílio ao ponto do sacrifício: Alessandra Lorenzetti, Claudia Gibertoni, Fernanda Giannotti, Luciana Mascaro, Marcelo Sartorio, Oscar e Liliani Begambre, Paulo Lodi, Rodrigo Andolfato, Rodrigo Vieira, Sales Trajano, Sandra Lima, Thiago Catoia e Valdirene Maria Silva; pois a amizade genuína é mais que afinidade, envolve mais que afeição e requer tempo, esforço e trabalho para ser mantida. À Mariane Checon por todo o carinho, dedicação e, acima de tudo, por trazer à tona os meus sonhos mais antigos e dar incentivos para concretizá-los. Aos companheiros do time de Pólo Aquático de São Carlos, pelos momentos de saudável rivalidade, espírito de luta, e superação física e mental. Ao Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico (CNPq) pela bolsa concedida. À Basf Construction Chemicals Brasil, Holcim do Brasil, Lanxess Energizing Chemistry, MC- Bauchemie e Metacaulim do Brasil pelos materiais doados para esta pesquisa.
  5. 5. Se Se és capaz de manter a tua calma quando Todo o mundo ao redor já a perdeu e te culpa; De crer em ti quando estão todos duvidando, E para esses, no entanto achar uma desculpa; Se és capaz de esperar sem te desesperares, Ou, enganado, não mentir ao mentiroso, Ou sendo odiado, sempre ao ódio te esquivares, E não parecer bom demais, nem pretensioso; Se és capaz de pensar – sem que a isso só te atires; De sonhar – sem fazer dos sonhos os teus senhores; Se encontrando a desgraça e o triunfo conseguires Tratar da mesma forma esses dois impostores; Se és capaz de sofrer a dor de ver mudadas Em armadilhas as verdades que disseste, E as coisas, por que deste a vida, estraçalhadas, E refazê-las com o bem pouco que te reste; Se és capaz de arriscar numa única parada Tudo quanto ganhaste em toda a tua vida, E perder e, ao perder, sem nunca dizer nada, Resignado, tornar ao ponto de partida; De forçar coração, nervos, músculos, tudo A dar seja o que for que neles ainda existe, E a persistir assim quando, exaustos, contudo Resta a vontade em ti que ainda ordena: “Persiste!”; Se és capaz de, entre a plebe, não te corromperes E, entre reis, não perder a naturalidade, E de amigos, quer bons, quer maus, te defenderes, Se a todos podes ser de alguma utilidade, E se és capaz de dar, segundo por segundo, Ao minuto fatal todo o valor e brilho, Tua é a terra, com tudo o que existe no mundo E o que é mais – tu serás um homem, ó meu filho! Rudyard Kipling (1865-1936), tradução de Guilherme de Almeida
  6. 6. RESUMO SALVADOR FILHO, J. A. A. Blocos de concreto para alvenaria em construções industrializadas. 246 f. (Doutorado). Departamento de Engenharia de Estruturas, EESC. Universidade de São Paulo. São Carlos, 2007. A inovação tecnológica na Construção Civil no Brasil e em outros países ainda é bastante tímida, de modo que o setor é frequentemente apontado como tecnologicamente atrasado. O desenvolvimento insuficiente de novas tecnologias e sua pouca utilização, aliados ao desperdício de materiais, à informalidade e à qualidade de vida dos trabalhadores, tornam o custo da construção excessivamente alto. Apesar de ter havido nos últimos anos uma série de avanços na indústria de blocos de concreto, o que permitiu um grande desenvolvimento na qualidade deste produto, sua utilização ainda está restrita quase que exclusivamente a um procedimento artesanal, cuja qualidade final depende da qualidade da mão-de-obra. Neste contexto, a utilização de materiais de construção que permitam montagens rápidas e com qualidade se tornam necessárias. O presente trabalho apresenta componentes para alvenarias, de alto padrão, desenvolvidos no Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento da Escola de Engenharia de São Carlos. Estes componentes são encaixáveis, com dimensões padronizadas, que permitem o assentamento sem necessidade de argamassa, facilitando sua utilização na construção. Os blocos possuem aberturas para colocação de armaduras e tubulações de telefonia, hidráulica, elétrica, gás, etc., de forma que possam atender às diversas exigências dos usuários. Para tanto, foi desenvolvido um componente para construção em concreto especial colorido, cuja baixa porosidade e permeabilidade e resistência permitem um perfeito acabamento, dispensando chapiscos, rebocos, emboços e pintura, eliminando assim diversas etapas construtivas. Os resultados alcançados apontam a viabilidade da utilização desse componente estrutural para um tipo diferenciado de construção. Palavras-Chave: Blocos de concreto; Construção habitacional; Sistema construtivo; Alvenaria.
  7. 7. ABSTRACT SALVADOR FILHO, J. A. A. Concrete blocks for masonry in industrialized construction. 246 p. Thesis (Doctorate). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos, 2007. The technological innovation for housing construction in Brazil is still quite tiny, so that, this economic sector is frequently noticed as technologically late. The insufficient development of new technologies and its little employ, allies to the waste of materials, informality and labor quality life, turns construction costs extremely high. Although the progresses in the concrete blocks industry in the last years, what allowed a great development on product quality, its use is still restricted almost exclusively to a craft procedure, which final quality depends on the labor quality. In this perspective, the use of materials that allows fast and quality constructions become necessary. This research presents high end masonry elements developed at the LMABC-SET-EESC-USP. These elements are interlockable, with standardized dimensions, what allows the establishment without mortar bedding, facilitating your use in the auto-construction. The blocks were designed with cores for placement of reinforcements or hydraulics, electric, telecom, gas, and other systems, so that they can assist the users several demands. For it, a special masonry component in colored concrete was developed, whose low porosity, permeability and resistance allows perfect finishes, sparing several constructive stages. The reached results points to the viability of the use as structural component for a distinct kind of construction. Keywords: Concrete blocks; House construction; Constructive system; Masonry.
  8. 8. LISTA DE FIGURAS Figura 1.1. Exemplos da expansão indiscriminada do município de São Carlos (SP). 35 Figura 1.2. Classes sociais evidenciadas pela tipologia das edificações. 38 Figura 1.3. Habitações de alto padrão e baixo custo na Alemanha e no Guarujá (SP). 42 Figura 2.1. Aqueduto "Pont du Gard", construção romana em Nimes, sul da França. 45 Figura 2.2. Fallingwater, residência projetada por Frank Lloyd Write. 46 Figura 2.3. Curvas granulométricas baseada no modelo de Alfred justapostas aos limites granulométricos estabelecidos por Pfeiffenberg 53 Figura 2.4. Exemplos de aplicação do cimento Portland branco. 56 Figura 2.5. Alvenaria de blocos de concreto coloridos. 59 Figura 2.6. Curva resistência à compressão x quantidade de água na mistura. 64 Figura 2.7. Máquina de blocos do século XIX, do início do século XX,e vibro-prensa moderna. 66 Figura 2.8. Diagrama de fluxo típico do processo de fabricação de blocos de concreto. 68 Figura 2.9. Molde e martelo para fabricação de blocos. 71 Figura 2.10. Detalhe das mísulas de acomodação. 76 Figura 2.11. Espessura das paredes dos blocos. 77 Figura 2.12. Fissuras em alvenarias. 86 Figura 2.13. Frisamento das juntas. 89 Figura 3.1. Construções em blocos assentados a seco. 92 Figura 3.2. Classificação dos sistemas de alvenaria intertravada. 94 Figura 3.3.Diversos formatos disponíveis do Masterbloc. 96 Figura 3.4. Azar Block. 96 Figura 3.5. Bloco H modificado. 97 Figura 3.6. Sistema de alvenaria WHD. 98 Figura 3.7. Haener Block. 99 Figura 3.8. Blocos FlexLock. 100 Figura 3.9. Sistema de pós-protensão dos Blocos FlexLock. 100 Figura 3.10. Smart Masonry. 101 Figura 3.11. Moldes para fabricação do Smart Masonry. 102 Figura 3.12. Sistema Sparlock. 102 Figura 3.13. IITM-Silblock-1. 103 Figura 3.14. IITM-Silblock-2 103 Figura 3.15. Blocos Quick Block. 104 Figura 3.16. Tijolito, e construção em alvenaria utilizando o Tijolito. 105 Figura 3.17. Blocos do sistema Somontar. 106 Figura 3.18. Aplicação de argamassa em bloco SillyBlock, assentamento e detalhe da parede 107 Figura 3.19. Assentamento a seco de blocos em proposição. 107 Figura 3.20. Etapas no desenvolvimento de materiais, componentes, elementos e sistemas construtivos 110
  9. 9. Figura 4.1. Representação em planta de uma parede de blocos com encaixe tipo “rabo de andorinha”. 118 Figura 4.2. Representação de uma parede de blocos com encaixe tipo “gancho”. 118 Figura 4.3. Representação de uma parede de blocos com encaixe tipo “macho-fêmea”. 119 Figura 4.4. Encaixes contínuos e descontínuos nas faces superior e inferior do bloco. 120 Figura 4.5. Dimensões adotadas para o protótipo. 122 Figura 4.6. Encaixes contínuos e descontínuos nas faces superior e inferior do bloco. 123 Figura 4.7. Dimensões adotadas para os encaixes laterais do protótipo. 123 Figura 4.8. Representação em planta do protótipo e dimensões dos encaixes das faces horizontais. 124 Figura 4.9. Perspectiva isométrica do protótipo. 124 Figura 4.10. Máquina de “splitagem”, blocos texturizados, e Ennis House. 125 Figura 4.11. Textura com excesso de água e extremamente seca. 128 Figura 4.12. Textura ideal para fabricação dos blocos e textura com excesso de partículas grossas. 129 Figura 4.13. Comparação entre a textura ideal obtida e de um bloco de concreto usual. 130 Figura 4.14. Volume de cheios das composições entre as areias Itaporanga – Peneirada e Descalvado – Grossa. 131 Figura 4.15. Curvas granulométricas das composições das areias Itaporanga – Peneirada e Descalvado – Grossa. 132 Figura 4.16. Volume de cheios da composição entre as areias utilizada (composição 2). 133 Figura 4.17. Efeito parede. 134 Figura 4.18. Textura obtida a partir da composição 2, com adição de metacaulinita. 134 Figura 4.19. Volume de cheios das composições entre a “Composição 2” e Descalvado – Fina. 135 Figura 4.20. Curvas granulométricas das misturas entre “Composição 2” e a areia Descalvado – Fina. 136 Figura 4.21. Distribuição granulométrica da mistura das três areias utilizadas na proporção ideal. 136 Figura 4.22. Textura obtida a partir da composição 3. 137 Figura 4.23. Protótipo fabricado em laboratório. 140 Figura 4.24. Parede construída de blocos pigmentados. 140 Figura 5.1. Moldes para capeamento dos blocos e ensaio de mesa cadente da argamassa utilizada para o capeamento. 143 Figura 5.2. Capeamento dos protótipos. 143 Figura 5.3. Detalhe do capeamento executado. 144 Figura 5.4: Representação esquemática do ensaios de resistência à compressão de blocos. 144 Figura 5.5. Falha de adensamento do bloco. 145 Figura 5.6: Representação esquemática dos ensaios de resistência à compressão de prismas de 2 blocos. 148 Figura 5.7. Detalhe da junta entre os encaixes “macho-fêmea” no plano horizontal. 148 Figura 5.8. Modo de ruptura do prisma assentado a seco. 149 Figura 5.9. Mistura e aplicação de pasta de cimento colante. 149 Figura 5.10. Representações esquemáticas dos ensaios de resistência à compressão de prisma de 3 blocos e de miniparede. 151 Figura 5.11. Representação esquemática da prova de carga em parede. 153 Figura 5.12. Capeamento da parede e primeira fiada. 153 Figura 5.13. Painel de alvenaria preparado para prova de carga. 154
  10. 10. Figura 5.14. Carga máxima aplicada à parede. 155 Figura 5.15. Representação esquemática do ensaio de resistência de aderência entre blocos colados. 156 Figura 5.16. Ensaio de resistência de aderência entre blocos colados, e detalhe da ruptura do corpo-de- prova. 157 Figura 5.17. Eficiência do aditivo hidrofugante – traço C3 160 Figura 5.18. Protótipos protegidos por impregnação de resina impermeabilizante 161 Figura 5.18. Penetração de água por ascensão capilar no protótipo. 161 Figura 5.20. Ascensão capilar em corpos-de-prova moldados com diferentes energias de compactação. 162 Figura 5.21. Ascensão capilar em corpos-de-prova de referência após 24 horas. 163 Figura 5.22. Ascensão capilar em corpos-de-prova com adições de 10% e 20% de PVA. 164 Figura 5.23. Ascensão capilar em corpos-de-prova com adições de 1% e 2,5% de aditivo à base de sais de sódio. 165 Figura 5.24. Ensaio de simulação de chuva. 166 Figura 5.25. Passagem de água pela junta horizontal dos blocos das 2ª e 3ª fiada do corpo-de-prova. 167 Figura 6.1. Representação em planta do bloco principal e dimensões dos encaixes das faces horizontais. 170 Figura 6.2. Perspectiva isométrica do bloco principal. 170 Figura 6.3. Unidades especiais para encontros de parede em “L”, em planta. 171 Figura 6.4. Perspectiva isométrica das unidades especiais para encontros de parede em “L”. 171 Figura 6.5. Perspectiva isométrica da primeira e segunda fiada do encontro de parede em “L”. 172 Figura 6.6. Componentes especiais para encontros de parede em “T”, em planta. 172 Figura 6.7. Perspectiva isométrica dos componentes especiais para encontros de parede em “T”. 172 Figura 6.8. Perspectiva isométrica da primeira e segunda fiada do encontro de parede em “T”. 173 Figura 6.9. Unidade especial para encontros de parede em “X”, em planta. 174 Figura 6.10. Perspectiva isométrica da unidade especial para encontros de parede em “X”. 174 Figura 6.11. Perspectiva isométrica da primeira e segunda fiada do encontro de parede em “X”. 174 Figura 6.12. Unidade “duplo-macho” em planta. 175 Figura 6.13. Perspectiva isométrica da unidade “duplo-macho”. 175 Figura 6.14. Perspectiva isométrica de uma fiada com utilização do bloco “duplo-macho”. 175 Figura 6.15. Representação em planta e perspectiva isométrica do meio bloco. 176 Figura 6.16. Dimensões do bloco canaleta. 177 Figura 6.17. Perspectiva isométrica dos blocos canaleta (topo e fundo). 177 Figura 6.18. Blocos canaleta cortados para compor encontro de paredes. 177 Figura 6.10. Perspectiva isométrica dos blocos “J” compensador. 178 Figura 6.20. Unidades especiais para fim de parede, em planta. 179 Figura 6.21. Perspectiva isométrica das unidades especiais para fim de parede. 179 Figura 6.22. Paletização utilizada durante a pesquisa. 180 Figura 6.23. Armazenamento dos blocos canaleta. 181 Figura 6.24. Dimensões do bloco “duplo-macho”. 182 Figura 6.25. Formas de empilhamento de blocos com altura reduzida. 183
  11. 11. Figura 6.26. Trecho de planta arquitetônica. 184 Figura 6.27. Vista da elevação da parede 1. 185 Figura 6.28. Vista em planta da oitava fiada. 186 Figura 6.29. Vista em planta do encontro entre bloco canaleta e bloco especial de encontre entre paredes “T-2”. 188 Figura 6.30. Vista em planta do encontro entre bloco canaleta e bloco especial de encontre entre paredes “L-1”. 189 Figura 6.31. Corte AA do detalhe (iv) da parede 1. 190 Figura 6.32. Resistência à compressão dos blocos de concreto em função do maquinário utilizado para fabricação. 195 Figura A.1. Porcentagem de cheios das areias coletadas na região de São Carlos (SP). 212 Figura A.2. Curva granulométrica da areia Descalvado Fina. 214 Figura A.3. Curva granulométrica da areia Itaporanga Peneirada. 214 Figura A.4. Curva granulométrica da areia Descalvado Grossa. 214 Figura C.1. Corte longitudinal da matriz da máquina de blocos em diferentes etapas do posicionamento do martelo. 230 Figura C.2. Esquema de montagem da máquina manual para fabricação dos Blocos LMABC. 231 Figura C.3. Alavanca. 232 Figura C.4. Funcionamento da alavanca. 233 Figura C.5. Fases da movimentação e possibilidades de colocação de segunda alavanca. 234 Figura C.6. Estudo da nova configuração da alavanca. 234 Figura C.7. Máquina para fabricação dos protótipos. 234 Figura C.8. Detalhe do sistema de travamento da tampa. 235 Figura C.9. Detalhe do macaco hidráulico. 236 Figura C.10. Matriz de PVC dos paletes. 236 Figura C.11. Molde de silicone para reprodução dos paletes e paletes produzidos com compósito areia – resina acrílica. 237 Figura C.12. Saliências no topo do martelo para possibilitar retirada do bloco. 237 Figura C.13. Etapas de fabricação do bloco. 239
  12. 12. LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 – Distribuição granulométrica obtida de acordo com o modelo de Alfred, com diferentes coeficientes de distribuição. 52 Tabela 2.2 – Faixas granulométricas propostas por Pfeiffenberger. 52 Tabela 2.3 - Tipos de Modulação. 75 Tabela 2.4. - Medidas de projeto dos blocos vazados de concreto. 76 Tabela 2.5 - Espessura mínima das paredes dos blocos. 77 Tabela 2.6 - Lajes utilizadas na construção em alvenaria estrutural. 79 Tabela 2.8 - Requisitos mínimos para fbk,est. 81 Tabela 3.1 – Critérios e requisitos para avaliação de desempenho da habitação. 115 Tabela 4.1 – Traços de concreto para avaliação do acabamento superficial. 127 Tabela 4.2 - Determinação do volume de cheios na composição das areias Itaporanga – Peneirada e Descalvado Grossa. 131 Tabela 4.3 - Determinação do volume de cheios da mistura entre a “Composição 2” e a areia Descalvado – Fina. 135 Tabela 4.4 - Composições que possibilitaram melhor acabamento superficial para placas de concreto. 137 Tabela 4.5 - Traços ideais para fabricação dos protótipos. 139 Tabela 5.1 – Resistência à compressão dos blocos. 144 Tabela 5.2 – Resistência à compressão dos blocos - traço C3. 146 Tabela 5.3 - Traços para fabricação de blocos com e sem pigmento. 146 Tabela 5.4 – Resistência à compressão dos blocos com e sem pigmento. 147 Tabela 5.5 – Resistência à compressão de prismas – 2 blocos. 150 Tabela 5.6 – Resistência à compressão de prismas de 3 blocos e miniparedes. 151 Tabela 5.7 – Resultados de resistência de aderência entre blocos colados. 157 Tabela 6.1 – Custo de execução de paredes a partir de diferentes tipos de alvenaria. 191 Tabela 6.2 – Estimativa de preços unitários por m2 de parede. 192 Tabela 6.3 – Estimativa de custos de matéria prima para a produção do protótipo pigmentado em laboratório. 194 Tabela 6.4 – Estimativa de custos de matéria prima para a produção de blocos de concreto convencionais. 196 Tabela A.1 – Determinação da porcentagem de cheios das areias da região de São Carlos (SP). 212 Tabela A.2 – Ensaios realizados para caracterização dos agregados miúdos. 213 Tabela A.3 – Caracterização das areias selecionadas. 213 Tabela A.4 – Composição granulométrica das areias selecionadas. 214 Tabela A.05 –Propriedades físicas dos cimentos utilizados na pesquisa. 215 Tabela A.06 – Resistência à compressão dos cimentos utilizados na pesquisa. 215 Tabela A.07 – Composição química dos cimentos. 215 Tabela A.08 – Composição potencial dos cimentos. 215 Tabela A.09 – Composição química do cimento CPB 40. 216
  13. 13. Tabela A.10. Dados técnicos do aditivo Murasan BWA 21. 216 Tabela A.11. Dados técnicos do aditivo Glenium 51. 217 Tabela A.12. Análise química e índices físicos do metacaulinita. 217 Tabela B.1. Resistência à compressão das unidades produzidas com traço C2M5. 219 Tabela B.2. Resistência à compressão das unidades produzidas com traço C2M10. 219 Tabela B.3. Resistência à compressão das unidades produzidas com traço C3. 219 Tabela B.4 – Resistência à compressão das unidades produzidas com traço C3 após 56 dias. 220 Tabela B.5 – Resistência à compressão dos blocos com e sem pigmento. 220 Tabela B.6 – Resistência à compressão de prismas de 2 blocos assentados com junta a seco após 56 dias. 220 Tabela B.7 – Resistência à compressão de prismas de 2 blocos assentados com junta colada após 56 dias. 221 Tabela B.8 – Resistência à compressão de prismas de 3 blocos após 56 dias. 221 Tabela B.9 – Resistência à compressão de miniparedes após 56 dias. 221 Tabela B.10 – Resistência de aderência entre blocos. 222 Tabela B.11 – Determinação das massas dos corpos de prova. 222 Tabela B.12 – Altura dos blocos nas arestas. 222 Tabela B.13 – Resultados obtidos de umidade, absorção e área líquida. 222 Tabela B.14 – Dados obtidos no ensaio de retração por secagem. 223 Tabela B.15 - Retração por secagem dos protótipos. 227 Tabela D.1 - Alvenaria de vedação com tijolo cerâmico furado 9x19x19 cm, juntas de 12 mm com argamassa mista de cal hidratada e areia sem peneirar traço 1:4, com 100 kg de cimento. 241 Tabela D.2 - Alvenaria estrutural com bloco cerâmico, juntas de 10 mm com argamassa mista de cimento, cal hidratada e areia sem peneirar, traço 1:0,2:5,4. 241 Tabela D. 3 - Alvenaria estrutural com bloco de concreto, juntas de 10 mm com argamassa mista de cimento, cal hidratada e areia sem peneirar, traço 1:0,2:5,4. 242 Tabela D.4 - Alvenaria estrutural com bloco de concreto celular, juntas de 10 mm com argamassa mista de cimento, cal hidratada e areia sem peneirar, traço 1:1:6. 242 Tabela D.5 - Alvenaria estrutural com bloco de concreto celular, juntas de 12 mm (horizontal) e 10 mm (vertical) com argamassa mista de cimento, cal hidratada e areia sem peneirar, traço 1:1:6. 242 Tabela D.6 - Chapisco para parede interna ou externa com argamassa de cimento e pedrisco traço 1:4, e = 7 mm. 243 Tabela D.7 - Emboço / Massa única para parede interna com argamassa mista de cimento, cal hidratada e areia sem peneirar, traço 1:2:9, e = 20 mm. 243 Tabela D.8 - Reboco para parede interna ou externa, com argamassa de cal hidratada e areia peneirada traço 1:4,5, com betoneira, e = 5 mm. 243 Tabela D.9 - Massa impermeável para parede externa com argamassa pré-fabricada, e = 10 mm. 243 Tabela D.10 - Gesso desempenado aplicado sobre parede ou teto. 244
  14. 14. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS a/agl Relação água/aglomerante ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas AFm Monossulfoaluminato de cálcio hidratado AFt Etringita primária ARI Alta Resistência Inicial BNH Banco Nacional da Habitação C2S Silicato dicálcico C3A Aluminato tricálcico C3S Silicato tricálcico C4AF Ferroaluminato tetracálcico CEF Caixa Econômica Federal CIDB Construction Industry Development Board CMAA Concrete Masonry Association of Australia C-S-H Silicato de cálcio hidratado COBRACON Comitê Brasileiro da Construção Civil FCVS Fundo de Compensação de Variações Salariais FINEP Financiadora de Estudos e Projetos MCT Ministério da Ciência e Tecnologia NBR Norma Brasileira Regulamentadora PAR Programa de Arrendamento Residencial PPF Projetos para fabricação PROHAB Progresso e Habitação São Carlos SEBRAE Serviço Brasileiro de Apoio à Pequena Empresa SFH Sistema Financeiro da Habitação SINDUSCON Sindicato da Indústria da Construção TCPO Tabelas de Composições de Preços e Custos
  15. 15. SUMÁRIO Introdução e Objetivos, 21 Capítulo 1 Contextualização da construção habitacional brasileira, 33 1.1. Habitação e urbanização no Brasil, 33 1.2 Produtividade e inovação na Construção Civil, 38 1.3. Necessidade de soluções inovadoras, 40 Capítulo 2 Alvenaria de blocos de concreto, 45 2.1. Blocos de concreto, 47 2.1.1 Materiais constituintes, 47 2.1.2. Dosagem, 62 2.1.3. Processo de fabricação, 65 2.2. Processo construtivo, 73 2.2.1. Dimensões dos blocos e modulação, 74 2.2.2. Interação com outros subsistemas, 78 2.2.3. Comportamento mecânico, 79 2.2.4 Manifestações patológicas, 86 Capítulo 3 Alvenarias intertravadas e inovação nas construções, 91 3.1. Alvenaria intertravada, 91 3.1.1. Blocos para alvenarias intertravadas, 95 3.1.2. Materiais inovadores para alvenaria, 108 3.2. Técnicas e tecnologias inovadoras, 109 3.2.1. Qualidade do produto, 110 3.2.2. Desempenho das edificações, 111 Capítulo 4 Desenvolvimento do protótipo do componente, 117 4.1. Escolha do tipo de encaixe, 117 4.2. Concepção inicial do protótipo, 121 4.2.1. Determinação das dimensões do protótipo, 121 4.3. Dosagem e textura superficial, 125 4.3.1. Seleção dos agregados, 126 4.3.2. Acabamento superficial, 126 4.3.3. Composição dos agregados, 130 4.3. Fabricação, 137
  16. 16. Capítulo 5 Avaliação técnica do protótipo, 141 5.1. Comportamento mecânico, 142 5.1.1. Capeamento, 142 5.1.2. Resistência à compressão das unidades, 144 5.1.3. Cimento Portland branco estrutural e adição de pigmentos, 146 5.1.4. Junta a seco e via úmida, 147 5.1.5. Resistência à compressão de prismas e miniparede, 150 5.1.6. Prova de carga em parede, 151 5.1.7. Resistência de aderência de juntas coladas, 156 5.2. Propriedades físicas, 158 5.3. Permeabilidade, 159 5.3.1. Porosidade dos blocos, 159 5.3.2. Penetração de água pelas juntas, 165 Capítulo 6 Redefinição do projeto do bloco, 169 6.1. Bloco principal, 169 6.2. Blocos especiais, 170 6.2.1. Encontros em “L”, 171 6.2.2. Encontros em “T”, 172 6.2.3. Encontros em “X”, 173 6.2.4. Blocos “duplo-macho”, 174 6.2.5. Meio-bloco, 176 6.2.6. Bloco canaleta, 176 6.2.7. Demais possibilidades, 178 6.3. Paletização, 180 6.4. Elevação de paredes, 182 6.4.1. Aberturas e modulação de caixilhos, 184 6.4.2. Encontro entre bloco canaleta e “T-2”, 188 6.4.3. Encontro entre bloco canaleta e “L-1”, 188 6.4.4. Assentamento sobre superfícies planas, 189 6.5. Custos de produção e preço do produto, 190 6.5.1. Aspecto mercadológico, 191 6.5.2. Aspecto financeiro, 193 Conclusões, 199 Referências bibliográficas, 205 Apêndice A Materiais utilizados, 211 Apêndice B Resultados obtidos, 219 Apêndice C Fabricação dos protótipos, 229 Apêndice D Tabelas de composições de preços e custos, 241
  17. 17. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS OBJETO DE ESTUDO A construção habitacional é ramo da Construção Civil que envolve a participação mais intensa da sociedade no sentido da obtenção da casa própria. Este fato já demonstra sua importância, mas, além disso, a participação econômica da construção habitacional no PIB e o seu número de empregados, registrados ou na informalidade, demonstram que é um segmento que pode ser um grande propagador de crescimento econômico e importante gerador de melhorias para a população brasileira. Isto pode ser explicado com base em dados levantados pelo MCKINSEY GLOBAL INSTITUTE (1999), pois dentre os segmentos da construção civil, o da construção habitacional se destacava, representando 8% do PIB brasileiro e 6,1% dos empregos no país naquela época. Estes números são mais representativos que os da indústria automobilística, que tem maior destaque na imprensa e que mais mobiliza as lideranças empresariais e sindicais. Apesar da importância do setor no mercado brasileiro, a construção habitacional é praticamente o único setor da economia que ainda não se industrializou. Até alguns anos atrás, os setores que resistiam à industrialização no Brasil eram a agricultura, o têxtil e a construção civil. A agricultura se modernizou e hoje é responsável pelo superávit da balança comercial brasileira; o setor têxtil se sobressaiu, conseguiu preços internacionalmente competitivos e hoje exporta seus produtos; entretanto a construção civil continua utilizando métodos relativamente ultrapassados, particularmente no segmento da construção habitacional.
  18. 18. 22 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Há, no entanto, grande resistência por parte dos construtores em adotar novas tecnologias que acelerem o processo de industrialização na construção, que caminha de encontro com a necessidade atual do mercado. O uso da alvenaria convencional não atende aos requisitos de qualidade e produtividade necessários para as construções habitacionais, ao contrário de outros setores da construção em que muitos dos componentes utilizados são tecnologias avançadas que reduzem tempo, desperdícios e otimizam os custos. Neste contexto, a presente pesquisa pretende desenvolver componentes para alvenarias de alta qualidade e desempenho, montáveis, com dimensões padronizadas, em concreto de tecnologia especial, de alto desempenho, com baixa porosidade e permeabilidade, de alta resistência para alvenarias estruturais, que permitam ser utilizados na construção de edificações, dispensando chapiscos, rebocos e emboços, e que atendam diversas exigências dos usuários, tais como estética, custo, praticidade, rapidez, durabilidade e inovação. JUSTIFICATIVA DA PESQUISA Há no mercado várias opções de tijolos e blocos, com diferentes propriedades: materiais, dimensões, disposições de furos, textura e diversas outras propriedades físicas e mecânicas, com variantes de resistência à compressão, porosidade e capilaridade, absorção de água, coeficientes de absorção e dilatação térmica, entre outras mais. Quanto às alvenarias de blocos vazados de concreto, encontram-se no mercado três linhas de fabricação, que atendem a diversas especificidades de projeto. Estas podem ser de blocos arquitetônicos, para paredes de fachadas e acabamentos internos; de blocos de vedação, que apresentam resistência suficiente para atender às necessidades físicas e mecânicas das paredes de vedação; e de blocos estruturais, que formam paredes resistentes, que em alguns casos podem ser armados e preenchidos com argamassa grossa e fluida (graute), constituindo a alvenaria estrutural armada.
  19. 19. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 23 Ainda que haja considerável desenvolvimento na qualidade dos blocos de concreto, seu assentamento, quase que exclusivamente, ainda está restrito ao procedimento artesanal, com a qualidade final da alvenaria muito dependente da qualidade da mão-de-obra e, ainda, necessitando ser chapiscada, revestida com emboço e/ou outro material, que por sua vez, em alguns casos, devem ser ainda emassadas e, finalmente, receber uma camada de pintura. Embora esses fatos não possam ser atribuídos exclusivamente ao subsistema alvenaria, em obras com determinadas tipologias isso ocorre devido à utilização inadequada dos materiais de construção. Por outro lado, há boas obras executadas nas quais não ocorrem esses problemas, porém, os controles têm sido notadamente observados em obras destinadas a um público de alto poder aquisitivo, e que contratam as melhores empresas e especialistas. Assim como ocorre na construção mecânica industrializada, há a necessidade de se produzir componentes de alvenaria para a construção civil com altíssimo controle da qualidade e de tal maneira que a utilização desses produtos seja viável não só para especialistas, mas também para leigos, proporcionando bons resultados na construção de alvenarias quer sejam de vedação ou estruturais.
  20. 20. 24 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS HIPÓTESES E OBJETIVOS DA PESQUISA Cientes da necessidade que envolve a questão habitacional no país, buscando alternativas para promover a industrialização da construção habitacional, pode-se estabelecer a hipótese de pesquisa que delineou o trabalho desenvolvido: A utilização de componentes de alvenaria de alto valor agregado, que dispensam diversas etapas de acabamento e não necessitam de mão-de-obra especialmente capacitada para sua aplicação na obra, contribuirá sobremaneira para a industrialização da construção. Entretanto, o desenvolvimento deste tipo de componente deve seguir um método de concepção baseado em conceitos de racionalização e produtividade: padronização, organização da produção e coordenação modular. Neste estudo, considera-se possível: i. Estabelecer uma interface de entendimento fácil, prática e objetiva para profissionais de distintas formações, através de um conhecimento que correlacione os diferentes temas envolvidos na pesquisa; ii. Definir alternativas mais adequadas à prática corrente de construção no Brasil, de modo que se obtenha facilidade de produção, manuseio e transporte, compatibilidade com os subsistemas e respeito às modulações planimétrica e altimétrica da edificação; iii. Produzir componentes de alvenaria com formas e dimensões que possibilitem maior rapidez das construções, baseados no método corrente para elevação de alvenarias estruturais; iv. Selecionar matéria-prima para fabricação de blocos de concreto para se obter cores e texturas variadas, e baixa permeabilidade, dispensando etapas de acabamento posteriores à elevação das paredes.
  21. 21. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 25 OBJETIVO GERAL Buscar soluções mais econômicas e apropriadas, que possam garantir melhores resultados em termos de qualidade e custo, pretendendo-se analisar tais componentes para se garantir o desempenho satisfatório de habitações, térreas ou com alguns pavimentos, respeitando-se sempre as propriedades que os tornam viáveis no aspecto construtivo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS i. Produzir componentes de alvenaria que possibilitem elevação de paredes de forma análoga ao método convencional utilizado em alvenarias estruturais, aliada à maior rapidez e produtividade da elevação de alvenarias intertravadas; ii. Desenvolver blocos de concreto possíveis de se produzir em escala industrial, dentro de critérios específicos com o cientificismo adotado; iii. Obter condições de acabamento de excelente qualidade, que dispense etapas de acabamento das alvenarias durante a construção; iv. Alcançar propriedades físicas e mecânicas a partir da produção de protótipos que garantam desempenho adequado para as edificações; v. Relacionar as facilidades e vantagens em relação aos métodos convencionais de produção de componentes de alvenaria e interferência com outros subsistemas; vi. Alcançar custo final menor que outros processos construtivos, comparando-se com planilhas de custo publicadas em revistas especializadas.
  22. 22. 26 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS MÉTODO Esta é uma pesquisa exploratória, que visa identificar elementos para o desenvolvimento de componentes que atendam os objetivos propostos. Desta forma, foram previstas etapas de conhecimento de técnicas existentes para produção de alvenarias intertravadas, definição de parâmetros de projeto do componente, estudo de traço para fabricação, e realização de testes para a validação segundo alguns critérios selecionados nesta pesquisa e para geração de parâmetros para aperfeiçoamento do produto. Estas etapas estão descritas a seguir: i. Estudo da alvenaria convencional e intertravada: A revisão bibliográfica abrange os fatores mais importantes, desde a fabricação dos blocos, especificamente blocos de concreto, e o método construtivo, até as manifestações patológicas mais comuns. Esta é complementada com uma listagem de diferentes tipos de alvenarias intertravadas mais estudados e/ou utilizados. Foram observadas as qualidades e limitações de cada método, a partir das quais são feitas as considerações necessárias para o desenvolvimento de um novo componente para construção de alvenarias. ii. Concepção de um protótipo: Foi projetado um protótipo de componente de alvenaria que permite a justaposição entre os blocos de modo que sirvam de gabarito para a elevação das paredes. Também, a fim de satisfazer diversos critérios de desempenho, tais como permeabilidade a líquidos, segurança estrutural, durabilidade, etc., foram projetados com formas e dimensões distintas dos blocos normalizados. Embora devam atender às medidas modulares, possuem outras medidas de projeto, diferentes dos módulos atuais, por seu assentamento não ser realizado com argamassa convencional.
  23. 23. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 27 iii. Dosagem: Os materiais utilizados como agregados, além de todos os quesitos de qualidade normalmente envolvidos, são disponíveis comercialmente em grande quantidade e possuem bom índice de forma, a fim de permitir serem compostos em diversas granulometrias, com o menor índice de vazios e menor quantidade de água. Também foi levada em consideração a utilização de adições diversas tal que melhore a qualidade final do produto, quer esteticamente, quer no que se refere ao refinamento de poros e desconexão de porosidade. Foram testados aditivos, a fim de estabelecer a umidade ótima dos materiais para o processo de moldagem, assim como a utilização de pigmentos. iv. Fabricação dos blocos: O ferramental para produção desses blocos foi projetado e construído de modo a se produzir em laboratório blocos para avaliação de desempenho do processo construtivo. v. Avaliação do protótipo do bloco: Para efeito de controle das unidades produzidas, foram realizados ensaios físicos mecânicos diversos: resistência à compressão de blocos, prismas, miniparedes; retração por secagem; absorção de água, teor de umidade; propriedades geométricas, etc., que deverão demonstrar resultados pelo menos em nível de igualdade com relação aos blocos de concretos já normalizados. Foi também avaliada a questão da penetração de água frente à ação da chuva. Esta análise foi realizada sob dois aspectos: penetração de água pelas juntas e absorção dos blocos. vi. Redefinição do projeto do bloco: A partir dos resultados obtidos na avaliação dos protótipos fabricados em laboratório, foram feitas algumas mudanças no projeto do bloco. Considerando a necessidade do desenvolvimento de uma família de blocos, foram projetados componentes para integrarem encontros entre paredes em “T”, “L”, “X”, e outras configurações de blocos,
  24. 24. 28 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS de tal modo que privilegiem construções de painéis com junta a prumo e/ou amarradas. Apesar de estes blocos terem sido projetados para que a sua utilização seja análoga ao sistema de alvenaria estrutural normalmente praticado no Brasil, foram listadas algumas situações de projeto peculiares aos blocos projetados nesta pesquisa. Também foram feitas considerações a respeito dos custos de produção e de construção de painéis com este tipo de alvenaria, comparada com métodos convencionais. DELIMITAÇÕES DA PESQUISA O tema proposto é extremamente amplo e complexo. Por isso, optou-se por eleger questões fundamentais e representativas, restringindo o estudo a pontos específicos em cada uma das áreas envolvidas. O presente trabalho limitou-se ao desenvolvimento de um componente para construção de paredes estruturais baseado em um único método construtivo, ou seja, a alvenaria estrutural de blocos de concreto. A opção pelo bloco de concreto prendeu-se a diversos fatores de ordem prática e conjuntural. Ao trabalhar com blocos estruturais de concreto, podem-se considerar a facilidade em moldá-lo nas mais diversas formas e dimensões. O material é fabricado a partir de matérias-prima facilmente encontradas em qualquer região do país, o que torna os artefatos pré-moldados à base de cimento produtos competitivos, justificando investimentos econômicos e científicos nestes componentes e respectivos processos construtivos. A produção dos protótipos foi realizada em máquina de moldagem manual, uma vez que não houve possibilidade de utilização de um maquinário industrial com as alterações necessárias. Os materiais utilizados foram selecionados para a obtenção de apenas um tipo de acabamento superficial para os blocos - liso e colorido. Devido à grande quantidade de ensaios para a verificação de desempenho de sistemas construtivos inovadores, foram realizados apenas os requeridos para a
  25. 25. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 29 comprovação das hipóteses levantadas. Os resultados das análises experimentais não têm efeito de certificação de produto, uma vez que foram avaliados apenas os protótipos fabricados em prensa manual, embora os resultados apontem na direção de soluções para a fabricação do produto final que obedeça aos critérios de desempenho esperados para as edificações constituídas deste tipo de material. ESTRUTURA E CONTEÚDO DO TRABALHO O texto está estruturado em seis capítulos: no primeiro procurou-se abordar o contexto sócio-econômico em que a construção habitacional brasileira está inserida; no segundo discorreu-se sobre os fatores que envolvem a alvenaria estrutural de blocos de concreto; no terceiro são apresentados alguns dos sistemas de alvenaria intertravada existentes e analisada a necessidade de se produzir um componente com propriedades distintas; no quarto capítulo é apresentado o desenvolvimento de um protótipo do bloco de concreto objeto deste estudo; no quinto capítulo está apresentado o método utilizado para avaliação destes blocos na construção; no sexto capítulo, as dimensões e formas do protótipo são redefinidas, a partir das quais foi projetada uma família de blocos e são discutidos os aspectos econômicos relacionados à produção e utilização destes componentes na construção. Desta forma, o conteúdo do trabalho é descrito a seguir: Capítulo 1 – “CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL NO BRASIL” – está apresentado de forma sucinta como o processo de urbanização no Brasil, acompanhado da dinâmica sócio-econômica, influenciou a construção habitacional. Aponta as mudanças necessárias nos métodos construtivos, que tornam evidente a importância do desenvolvimento de novos sistemas construtivos racionalizados facilitadores da construção.
  26. 26. 30 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Capítulo 2 – “ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCRETO” – refere-se a este tipo de alvenaria, de forma a abranger desde a fabricação dos blocos de concreto (materiais, dosagem e processo industrial) até a sua utilização no processo construtivo, em que são abordadas as propriedades físicas e mecânicas, assim como as manifestações patológicas. Capítulo 3 – “ALVENARIAS INTERTRAVADAS E INOVAÇÃO NAS CONSTRUÇÕES” – são apresentados diversos blocos utilizados em alvenarias intertravadas, ou seja, em que os componentes se encaixam para formar paredes sólidas. Dentre os diversos blocos existentes, são descritos neste Capítulo somente os mais utilizados comercialmente e/ou os mais citados na bibliografia pesquisada. A partir dos aspectos analisados de diferentes tipos de alvenaria intertravada, é discutida a necessidade de uma nova tipologia que abranja diferentes propriedades agregadas ao bloco que levam à industrialização da construção civil. São ainda discutidas as normas e diretrizes para o desenvolvimento de novos materiais para construções em alvenarias. Capítulo 4 – “DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO DO COMPONENTE” – as características dimensionais dos blocos desenvolvidos nesta pesquisa estão descritas na primeira parte deste Capítulo, com ênfase no projeto de cada unidade da família de blocos e sua função na alvenaria. Este Capítulo também descreve a técnica empregada para o desenvolvimento da dosagem que confere superfície lisa aos blocos. Este método aborda a seleção de materiais, o empacotamento de partículas e o método de dosagem adotado. Capítulo 5 – “AVALIAÇÃO TÉCNICA DO PROTÓTIPO” – neste capítulo são avaliadas as propriedades físicas e mecânicas dos blocos de concreto desenvolvidos. Primeiramente é determinada a resistência à compressão dos blocos fabricados a partir dos diferentes traços obtidos no capítulo anterior. Um desses traços foi adotado para uma
  27. 27. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 31 avaliação mais criteriosa, desde as propriedades físicas dos componentes, envolvendo ensaios de resistência à compressão das unidades, prismas, miniparedes e parede, e um estudo qualitativo do comportamento das alvenarias frente à penetração de água da chuva. Capítulo 6 – “REDEFINIÇÃO DO PROJETO DO COMPONENTE” – a partir dos resultados obtidos na avaliação dos protótipos, as formas e dimensões do componente foram redefinidas, e foi projetada uma família de blocos que atenda as mais diversas situações de projeto. Em seguida é discutida a questão do armazenamento e transporte, assim como algumas peculiaridades do método construtivo. Neste Capítulo também leva em consideração a viabilidade econômica da fabricação e utilização deste novo componente na construção. Em “CONCLUSÕES”, são mostradas as conclusões da Tese, evidenciando uma relação com as hipóteses e objetivos propostos. Também são colocadas sugestões e orientações para pesquisas a serem desenvolvidas utilizando as tecnologias desenvolvidas na presente Tese. As REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS citadas no texto e os APÊNDICES encerram o presente documento.
  28. 28. 32 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
  29. 29. Capítulo 1 CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 1.1. Habitação e urbanização no Brasil A dinâmica da urbanização no Brasil tem se mostrado acelerada, acompanhando as mudanças da estrutura econômica do país. Em apenas trinta anos, entre 1950 e 1980, o Brasil se transformou, passando de um país com predominância rural agrícola para um país com predominância urbana e industrial. A reestruturação econômica em curso no país, cujos impactos geraram novos padrões, sobretudo na estrutura do emprego urbano e no processo migratório, se manifesta no processo de urbanização. Nesse contexto, segundo Mota (2002), destaca-se a acelerada urbanização das áreas de fronteira econômica, o crescimento das cidades médias e a formação e consolidação de aglomerações urbanas metropolitanas e não- metropolitanas. Na adaptação dos grupos sociais às novas condições de inserção no mercado de trabalho, Lucini (1985) afirma que a moradia se enquadra como elemento fundamental gerador de força de trabalho. Ainda que a habitação, para os setores de baixa renda, não seja o primeiro item nos índices de consumo, esta se transforma na garantia necessária para a população enfrentar as situações de instabilidade durante a inserção no mercado de trabalho. É a posse da habitação que se apresentava como o elemento capaz de absorver os desequilíbrios e garantir futuros passos. A casa própria pode se transformar em oficina ou comércio, ou pode ser subalugada (LUCINI, 1985).
  30. 30. 34 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Lago e Ribeiro (1996) citam que desde o final dos anos 40 se formou no Brasil uma estrutura de provisão de moradia nas grandes cidades, composta por três segmentos: a produção popular, fundada no loteamento periférico e na autoconstrução de moradia; a produção estatal, direta ou indireta; e a produção empresarial, sob regime da incorporação imobiliária. Essa estrutura foi responsável, ao mesmo tempo, pela segregação das camadas populares nas extensas e precárias periferias. Grande parcela dessa situação é de responsabilidade do Estado brasileiro, cujas políticas sociais desenvolvidas, e particularmente a de habitação popular, se demonstraram muito frágeis frente aos mecanismos de exclusão social e segregação espacial inscritos no modelo econômico. Sachs (1999) afirma que, enquanto desenvolvia uma política social de habitação que deveria legitimá-lo, o Estado contribuia para o fortalecimento dos mecanismos de exclusão com sua política econômica, que leva a uma estrutura de renda desigual ao extremo, pela tolerância – quando não o apoio – à especulação imobiliária. Acrescenta-se a isso o fato de os empreendimentos imobiliários se dirigirem especialmente aos segmentos de média e alta renda, reservando para estes as áreas mais bem servidas e aptas para a urbanização, em detrimento às camadas de baixa renda, que fixam moradia em áreas degradadas (Figura 1.1). Neste contexto, os investimentos imobiliários recentes no país têm como característica principal o caráter seletivo, privilegiando espaços dinâmicos e desconhecendo as áreas estagnadas economicamente. Isso pode acentuar as tendências de concentração da população nas aglomerações urbanas do país, acentuando também seus problemas sociais, urbanos e ambientais (MOTA, 2002). A capacidade institucional do poder público é limitada para efetivar mecanismos que possibilitem a aplicação dos instrumentos de política urbana de forma que evite a exclusão territorial. Em geral, esses instrumentos de planejamento e de gestão urbana, tais como planos diretores, leis de parcelamento, leis de zoneamento e outros, têm se mostrado
  31. 31. CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 35 ineficazes, devido, principalmente, à dificuldade de refletirem a capacidade de pagamento dos cidadãos de mais baixa renda e à dinâmica econômica, social e territorial da cidade. Toma-se como exemplo o Programa de Arrendamento Residencial (PAR), promovido pela Progresso e Habitação São Carlos (PROHAB), que destina unidades habitacionais de até 45,20 m2 a R$ 22.5000,00 para famílias com renda de 2 a 4 salários mínimos. Estas habitações podem ser financiadas pela Caixa Econômica Federal (CEF) em 180 parcelas de aproximadamente R$ 160,00 com opção de compra ao final do período (PROHAB, 2005). Isso significa que para realizar o sonho da casa própria, o mutuário é obrigado a desembolsar mais de 25% de sua renda familiar durante 15 anos para adquirir uma habitação extremamente simples, ao custo de R$ 637,17/m2 em relação à soma de todas as parcelas. “Essa situação tem prejudicado a gestão urbana, o que contribui para o aumento do preço da terra, para a elevação dos custos do setor público e privado, bem como para a proliferação de padrões informais de ocupação e urbanização”. (MOTA, 2002). Figura 1.1. Exemplos da expansão indiscriminada do município de São Carlos (SP).
  32. 32. 36 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Conforme cita Lucini (2001), os reflexos desses processos na constituição das cidades são: • transformação da cidade em conglomerado de construções e bairros descaracterizados em contínua mutação; • eliminação da identidade social e cultural original; • eliminação das estruturas econômicas e produtivas urbanas (pequenas e médias indústrias) que garantiam a consolidação e renovação não-destrutiva do tecido urbano. Os produtos resultantes desses processos, monótonos e previsíveis, se caracterizam pelo alto custo de implantação urbana e do edifício, aliados à redução da qualidade construtiva, funcional e ambiental, no instante em que apresentam como traços constantes, conforme cita Lucini (2001): • espaços residuais entre edificações sem caracterização de uso real devido ao recorte arbitrário entre vazios e cheios, sulcados por muros divisórios e construções secundárias; • presença de muros na frente e laterais dos lotes por exigências de segurança e privacidade; • estacionamentos em toda a superfície livre do lote, pavimentados e protegidos por construções provisórias, de degradação imediata. Definitiva eliminação do verde, exceto em empreendimentos para alta renda; • ausência de tratamento da relação do edifício com o contexto urbano, solucionado hoje por simples muros; • tipologias das unidades habitacionais e dos edifícios muito deficientes, de arranjos simplistas e ambientes padronizados de dimensões mínimas; • ausência de soluções para faixas etárias diferenciadas, estruturas familiares diversas e portadores de deficiência; • baixa qualidade de ventilação, insolação e iluminação por falta de exigências ambientais, com as conseqüências previsíveis quanto a visuais, umidade e degradação de coberturas e fachadas;
  33. 33. CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 37 • presença constante de patologias construtivas complexas nas edificações, particularmente nas fachadas, aberturas, coberturas e instalações, como decorrência da falta de normativas de desempenho e controles de obra e de pós- ocupação. O que tem permitido um maior acesso da população pobre à habitação é a autoconstrução da moradia popular. Grande parte das habitações para esse segmento da população apresenta baixo padrão de qualidade e custo, e tem sido produzida por um setor não-estruturado, que inclui as habitações não-autorizadas e as ocupações ilegais e assentamentos informais, geralmente sem assistência direta do poder público. Constrói-se o que não se pode comprar feito, no local mais econômico, em geral longe de tudo, e sem garantias de propriedade efetiva da terra, e com os materiais mais baratos e conhecidos. A técnica construtiva utilizada é a mais rudimentar, que permite o trabalho individual e garante resultado com o mínimo investimento. Essa realidade influencia o mercado imobiliário, fazendo com que os compradores adquiram habitações cujo valor se encaixa em seus orçamentos, porém, de menor qualidade e menores do que o necessário para o convívio familiar. Nos últimos 15 anos, os imóveis na cidade de São Paulo ficaram menores. Os apartamentos tiveram área reduzida em média 20%, e 90% dos lançamentos paulistas foram de apartamentos com no máximo 80 metros quadrados. (Jornal Nacional, 2003) O projeto dessas habitações reflete diretamente as condições econômicas e sociais de seus moradores nos aspectos morfológico, funcional, produtivo e econômico, definindo também uma resistência às mudanças e intercâmbios sócio-culturais entre grupos sócio- econômicos distintos. A discrepância econômica e social extrema levou, portanto, à diferenciação tipológica e de localização do produto-habitação (Figura 1.2), identificando-se diretamente a classe econômica do usuário com a tipologia habitada e sua localização urbana numa dupla segregação. De certa forma, nota-se que o estabelecimento de padrões sociais
  34. 34. 38 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS praticamente faz parte de nossa cultura, pois até então não há qualquer preocupação com o aspecto e padrão social da população (LUCINI, 2001). Figura 1.2. Classes sociais evidenciadas pela tipologia das edificações. 1.2. Produtividade e inovação na construção civil A produtividade do setor de construção residencial no Brasil representa apenas um terço da produtividade do mesmo setor nos EUA. Este dado foi constatado por uma pesquisa realizada pelo Instituto McKinsey (1999), e indica que esta diferença se deve, basicamente, ao projeto e à organização de funções e tarefas. No que se refere ao projeto, leva-se em consideração o planejamento da obra e utilização de materiais-padrão, módulos, materiais pré-fabricados economicamente viáveis, leiaute ótimo e diminuição da interferência entre diversas fases do processo; por exemplo, essa interferência ocorre quando é preciso quebrar paredes, já prontas, para a instalação elétrica. Segundo McKinsey (1999) há vários sinais de que este é um setor que não enfrenta competição, comprovados pelo seu histórico. De fato, empresas estrangeiras não tentaram
  35. 35. CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 39 entrar aqui no passado por várias razões. A maior delas foi a instabilidade macroeconômica, mas ainda atuaram como barreira à entrada a necessidade de conhecimento do mercado local e de relacionamentos com empreiteiras. Além disso, o modelo de contratação mais comum entre os empreiteiros ligados à construção habitacional no Brasil é o cost plus, ou “custe o que custar”. Os contratos do tipo cost-plus sofrem da deficiência de repassar para o comprador todas as alterações nos custos de produção. Dessa forma, um fornecedor ineficiente não terá incentivos para melhorar sua produtividade e minimizar custos. Nesse modelo, o risco de mudanças no ambiente de negócios concentra-se no comprador. Ou seja, o empreiteiro não tem incentivo para acelerar a construção, pois seu ganho está garantido, o preço será pago pelo comprador e financiado pelo banco público. Desta maneira, quando o custo do imóvel ou do financiamento se torna proibitivo, a despesa é paga pelos mutuários ou é deslocada para o déficit público, como a do Fundo de Compensação de Variações Salariais (FCVS) 1. Fatos como atrasos de subempreiteiros, falta de material na hora certa no canteiro de obras, processos complicados e antieconômicos são freqüentes em obras residenciais no Brasil. Sem a pressa imposta por contratos de preço fixo, as construtoras brasileiras não se preocupam em mecanizar, planejar, adotar os chamados Projetos Para Fabricação (PPF). Pode não ser surpreendente que os construtores normalmente não considerem a habitação como um sistema porque, em geral, os engenheiros, arquitetos e projetistas normalmente projetam casas que são esteticamente atrativas e funcionais, mas raramente estão vinculados aos processos de construção, ao contrário dos fabricantes de outras indústrias que trabalham em sinergia com seus projetistas e produtores. 1 O Fundo de Compensação de Variações Salariais (FCVS) foi criado por intermédio da Resolução nº 25, de 16.6.67, do Conselho de Administração do extinto Banco Nacional da Habitação (BNH), com a finalidade de garantir, a quitação, junto aos agentes financeiros dos saldos devedores remanescentes de contrato de financiamento habitacional, firmado com mutuários finais do Sistema Financeiro da Habitação (SFH). O FCVS tinha também como objetivo garantir o equilíbrio do Seguro Habitacional do SFH permanentemente e em nível nacional, e liquidar as obrigações remanescentes do extinto Seguro de Crédito do SFH. O FCVS acumula um déficit técnico de R$ 62.604.489.894,67. (RECEITA FEDERAL, 2005).
  36. 36. 40 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS O processo de produção de edifícios é uma atividade que envolve a participação de diferentes agentes; portanto, é uma atividade que deve ser tipicamente desenvolvida por equipes interfuncionais e multidisciplinares, o que denota a necessidade de maior integração entre as diversas disciplinas de projeto (arquitetura, estrutura, instalações, impermeabilização, etc.), bem como, entre estas disciplinas e as atividades da produção. Numa economia competitiva, como a que atualmente está se configurando, a redução dos custos de produção dos empreendimentos é um fator decisivo para a sobrevivência das empresas (BARROS e SABBATINI, 2003). A competitividade estabelecida é um grande estímulo para que as empresas invistam na modernização de suas formas de produção, de maneira a obterem o aumento da produtividade dos serviços, a diminuição da rotatividade da mão-de-obra, a redução do retrabalho, a eliminação de falhas pós-entrega e, por conseqüência, a redução dos custos de produção. Barros e Sabbatini (2003) afirmam, ainda, que para o projeto incentivar a utilização de novas tecnologias na construção civil, cumprindo seu papel fundamental de indutor da modernização do setor, deverá ocorrer mudanças expressivas nas particularidades atuais do processo de projeto. É preciso que realmente existam as equipes multidisciplinares, objetivando atender sempre às necessidades de todos os envolvidos no processo de produção, representados, sobretudo, pelo empreendedor, projetista, construtor e usuário. 1.3. Necessidade de soluções inovadoras A inovação tecnológica é fundamental para diminuir o déficit habitacional brasileiro de 3,4 milhões de moradias referentes aos domicílios improvisados e à coabitação familiar; uma parcela de 2,6 milhões está na faixa de até três salários-mínimos de renda familiar mensal, o que representa 76,1% do total, segundo dados da Fundação João Pinheiro
  37. 37. CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 41 (2005). A CEF considera oportuno o desenvolvimento de novas tecnologias para aumentar o acesso da população de baixa renda (MCT-FINEP, 2000). Entretanto, no setor da construção civil no Brasil, assim como em outros países de tradição latina, a “tradição” sempre leva a uma imagem notória de qualidade, robustez, durabilidade e economia. Por isso, é sempre de encontro à tradição que a inovação deve se definir e demonstrar superioridade; o desafio da inovação na construção civil é o de permitir construir melhores construções em termos econômicos, produtivos e de qualidade. A comparação direta de valores de componentes inovadores com tradicionais pode acarretar em custos mais elevados. De fato, os preços de alguns produtos industrializados podem ser mais elevados, entretanto, a comparação de custos deve levar em conta a economia nos custos indiretos, pois quando produtos industrializados são especificados no projeto, o efeito redutor no custo final da obra é considerável. Além disso, alguns construtores desconhecem ou não sabem identificar as vantagens dos materiais e sistemas inovadores da construção civil. É fato que alguns destes sistemas são desenvolvidos sem critérios e nem a devida certificação. Desta maneira, deve-se estabelecer meios para que o consumidor tenha a certeza de que, ao adquirirem os produtos inovadores, não estão fazendo experiências em suas obras, e que há estudos sérios e precisos como suporte. No Brasil, o processo de produção de edificações é bastante peculiar, de maneira que as etapas de projeto, planejamento, organização e gestão da produção diferem muito daquelas aplicadas em países desenvolvidos. Dessa maneira, para que uma nova tecnologia venha a ter sucesso, agregando real valor ao produto-habitação, deve corresponder à cultura construtiva local, respeitando as suas particularidades e limitações, ou deve possibilitar a alteração de tal cultura para que possa incorporar as exigências da nova tecnologia. A introdução de tecnologias, que se caracterizam como processos construtivos inovadores, deve necessariamente ser precedida de uma adaptação às condições culturais,
  38. 38. 42 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS técnicas, sociais, econômicas e políticas do país, principalmente, porque a inovação insere-se num processo de produção complexo, com o qual os novos métodos construtivos deverão interagir coerentemente para representarem uma solução construtiva eficiente e eficaz. Ainda que atualmente seja possível encontrar uma grande diversidade de componentes inovadores para construção residencial, a tecnologia construtiva deve ser de domínio do setor, para que seja corretamente utilizada e traga ganhos efetivos para a construção civil brasileira e para o mercado consumidor. A inovação tecnológica, seja em métodos construtivos ou produtos, é um elemento estratégico não só para o desenvolvimento do setor como do próprio país. Dentro desse contexto, é possível realizar construções com boa arquitetura e bons materiais a baixo custo, sem considerar os velhos jargões, tais como: “construções de interesse social” pejorativamente comparada a pessoas excluídas da sociedade; “construção de baixo custo”, inclusive sem qualidade, aplicadas à mesma classe social. Essa qualidade é possível ser atingida produzindo-se materiais dentro de uma concepção da industrialização, tanto do material quanto do produto-habitação. Dessa forma, se produziria habitações pequenas, médias ou grandes, dependendo do poder aquisitivo de cada um, porém, com material de altíssima qualidade (Figura 1.3). Figura 1.3. Habitações de alto padrão e baixo custo na Alemanha (i) e no Guarujá - SP (ii). Algumas empresas estão desenvolvendo blocos para alvenaria, coloridos, estruturais, de alto desempenho no que se refere à durabilidade e resistência mecânica, cujas
  39. 39. CONTEXTUALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO HABITACIONAL BRASILEIRA 43 alvenarias dispensam aplicação de chapiscos, emboços, rebocos, pinturas, etc, com “shafts” para tubulações de telefonia, hidráulica, elétrica, gás, etc., permitindo a construção mediante colagem dos componentes que compõem a alvenaria, porém fabricados a partir de polímeros. Nesta pesquisa, este tipo de componente para alvenarias de alto-padrão é desenvolvido em concreto especial, de alto desempenho, com baixa porosidade e permeabilidade, de alta resistência e estrutural, atendendo as diversas exigências dos usuários.
  40. 40. 44 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS
  41. 41. Capítulo 2 ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCRETO Discutir sistemas construtivos modulares como a alvenaria estrutural de blocos de concreto significa confrontar um vasto assunto, especialmente porque sua concepção básica, o módulo, é um tema complexo e consideravelmente ligado às primeiras etapas do projeto. Strati (2003), afirma que modular é a essência das primeiras operações do projeto, originando as mais complexas elaborações a partir da repetição de um único componente que, pela associação do módulo à regularidade geométrica, desenvolve-se a ponto de criar conjuntos harmoniosamente concebidos, dos quais cada componente é perfeitamente relacionado ao todo. Mas se por um lado a modulação tem um valor perfeitamente lógico e está ligado a um conceito técnico do projeto, por outro não pode ser esquecido que a modulação também é um conceito profundamente inerente à técnica construtiva e à estrutura. Desta forma, a simples repetição de um bloco, componente fundamental da alvenaria, é uma operação que deu origem a estruturas grandiosas, tais como os trabalhos majestosos da arquitetura romana (Figura 2.1) e os projetos de alvenaria conjugada com grandes balanços de Frank Lloyd Wright (Figura 2.2). Figura 2.1. Aqueduto "Pont du Gard", construção romana em Nimes, sul da França. (fonte:_http://www.nationalgeographic.com/photography/galleries/provence/images/ popup/NGM1995_09p67.jpg)
  42. 42. 46 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Figura 2.2. Fallingwater, residência projetada por Frank Lloyd Write. (fonte: http://www.wam.umd.edu/~stwright/frank-lloyd-wright/fallingwater-pictures/fallingwater-1.jpg) O surgimento da produção industrial marcou um momento decisivo na transformação do conceito de modulação, relacionando-o fortemente à natureza técnica, aproximando-o à idéia de “sistema”. A partir de então, a construção passou a se estabelecer como um complexo formado de várias partes, subsistemas e sistemas parciais unidos por uma grande quantidade de variáveis. Em paralelo, vislumbrou-se a possibilidade de administrar a construção com a contribuição oferecida pela produção industrial e pelo emprego de componentes construtivos pré-fabricados. Indubitavelmente, um dos temas ligados ao conceito de sistema é a viabilidade em aplicar as vantagens da pré-fabricação para a criação de espaços habitáveis, fáceis de construir e administrar, a partir da combinação de componentes já prontos que podem ser agrupados e desagrupados em curtos intervalos de tempo, e podem garantir uma redução consistente de custos de construção e manutenção. A alvenaria estrutural, devido à modulação de seus componentes, é capaz de incorporar seu caráter coordenado e racionalizado às obras, o que contribui sobremaneira para o processo de industrialização da construção civil no Brasil. Os blocos projetados neste trabalho formam parte de um desdobramento da alvenaria de blocos de concreto, de modo que os fatores estudados neste Capítulo são essenciais para o entendimento do sistema como um todo e servirão de base teórica para definição dos parâmetros utilizados no desenvolvimento da pesquisa. São aqui apresentados os fatores mais importantes relativos à alvenaria de blocos de concreto, divididos em duas
  43. 43. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 47 partes: a primeira analisa a produção do componente de alvenaria, na qual são comentados os materiais e componentes constituintes, o seu processo de dosagem e fabricação; a segunda se refere ao sistema construtivo, na qual se discute a respeito da normalização, parâmetros de projeto, execução das alvenarias, e patologias que podem vir a ocorrer. 2.1. Blocos de concreto A utilização de blocos de concreto na alvenaria teve início logo após o surgimento do cimento Portland, quando se começou a produzir unidades grandes e maciças de concreto. A partir de então surgiram diversos esforços para a modernização da fabricação de blocos de concreto, assim como da sua utilização na alvenaria. Entretanto, os materiais utilizados, procedimentos de dosagem e o esquema do processo produtivo são ainda basicamente os mesmos. 2.1.1 Materiais constituintes Os materiais utilizados na fabricação de blocos de concreto são basicamente: cimento Portland, agregados graúdo e miúdo, e água. Dependendo de requisitos específicos, a dosagem do concreto poderá também empregar outros componentes, tais como adições minerais, pigmentos, aditivos etc. Os materiais constituintes do bloco de concreto devem ser especificados e utilizados de acordo com suas propriedades, para que o produto final esteja em conformidade com as metas projetadas. Cada material constituinte do processo de fabricação do bloco de concreto está descrito com suas propriedades pertinentes ao processo nas próximas seções.
  44. 44. 48 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS a. Agregados Entende-se por agregado o material granular, sem forma e volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas para o uso em obras de engenharia. As propriedades dos agregados são fundamentais na produção de blocos de concreto, pois interferem na aderência com a pasta de cimento, alterando a homogeneidade e a resistência do concreto. Podem-se classificar os agregados quanto à origem, à massa unitária e às dimensões de suas partículas. Quanto à origem, os agregados se dividem em naturais e artificiais. Com relação à massa unitária, os agregados podem se classificar como leves, normais e pesados. Quanto ao tamanho de partícula dos agregados, estes recebem denominações especiais: • fíler: material com dimensão de partícula inferior à malha de 75μm; • areia: é o material encontrado em estado natural que passa na peneira 4,8mm; • pó de pedra: também denominado areia de brita ou areia artificial, é o material obtido por fragmentação de rocha que atravessa a peneira de 4,8mm; • seixo rolado: é o material encontrado fragmentado na natureza, quer no fundo do leito dos rios, quer em jazidas, retido na malha de 4,8mm; • brita: é o material obtido por trituração de rocha e retido na peneira 4,8mm. Por razões de normalização de malha e designação comercial, as britas recebem as seguintes classificações: • pedrisco: de 4,8 a 9,5mm; • brita 1: de 9,5 a 19mm; • brita 2: de 19 a 38mm; • brita 3: de 38 a 76mm; • pedra-de-mão: maior que 76mm – também chamada rachão; usada em gabiões.
  45. 45. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 49 A classificação dos agregados com relação à suas formas e dimensões é importante para garantir um bom arranjo no concreto, de forma que se possa obter um material com menor índice de vazios, melhorando assim suas propriedades físicas e mecânicas. Além dos requisitos físicos, devem-se considerar os aspectos econômicos: o concreto deve ser produzido com materiais que tenham custo compatível com a vida útil prevista para a obra. Contudo, a distribuição granulométrica dos agregados que compõem os concretos pode ser composta, a partir de duas ou mais composições, de modo a obter um produto com alta densidade a partir do empacotamento das partículas, tal que os espaços entre as partículas maiores são preenchidos pela classe de partículas imediatamente menor e, assim sucessivamente. O efeito da distribuição granulométrica sobre o empacotamento das partículas vem sendo estudado desde o início do século XX, quando surgiu a idéia de que os agregados com distribuição granulométrica contínua proporcionavam melhores propriedades aos concretos e argamassas. Dentre os estudos relevantes na definição da curva de distribuição granulométrica, destaca-se o de Füller e Thompson (1907), que realizaram trabalhos empíricos de correção da granulometria dos agregados naturais para a produção de concretos e argamassas. Füller e Thompson (1907) concluíram a partir de experimentos empíricos de dosagens que, para uma mesma porcentagem de cimento num dado volume de concreto, havia certa distribuição de tamanhos de grão do agregado que proporcionava maior resistência à ruptura, e melhor trabalhabilidade, ou seja, a distribuição granulométrica influencia na compacidade da mistura, e quanto maior a compacidade, maior a resistência mecânica. Füller e Thompson (1907) afirmaram que o perfil da curva granulométrica que melhor representaria a distribuição granulométrica é a curva da elipse.
  46. 46. 50 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS A partir dos estudos de Füller e Thompson, Furnas (1931) propôs um modelo matemático representativo do empacotamento de camadas de partículas, definindo o perfil da curva de distribuição por meio de uma progressão geométrica, a qual representa a distribuição contínua de diâmetros dos grãos. 100loglog loglog x DD DD CPFT r S r L r S r p ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = (2.1) em que : CPFT = porcentagem acumulada de partículas menores que Dp; Dp = diâmetro da partícula; DS = diâmetro da menor partícula; DL = diâmetro da maior partícula; r = quociente entre o volume das partículas retidas em uma malha de peneira e o volume da malha anterior. Carneiro (1999) comenta que a distribuição contínua dos agregados influencia o índice de vazios, o consumo de aglomerante e de água de amassamento. Assim, para uma mesma trabalhabilidade, a argamassa preparada com areia cuja curva de distribuição granulométrica seja contínua, teoricamente, terá menor índice de vazios, e conseqüentemente menor consumo de aglomerante. Por outro lado, uma argamassa preparada com areia de composição granulométrica descontínua, ou uniforme, terá maior índice de vazios, necessitando de maior quantidade de água de amassamento para uma mesma trabalhabilidade. Oliveira et al (2000) descrevem o modelo proposto por Andreassen e Andersen, cuja distribuição de tamanho de partículas é regida por uma lei de potências (equação 2.2). q L p D D CPFT ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = (2.2) em que : CPFT = porcentagem acumulada de partículas menores que Dp; Dp = diâmetro da partícula; DL = diâmetro da maior partícula; q = módulo ou coeficiente de distribuição.
  47. 47. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 51 Alguns pesquisadores, considerando as equações de Andreassen, indicam que para atingir melhor fluidez o valor “q” não deve exceder aproximadamente 0,3. Logo, usando-se valores de “q” próximos de 0,3 tem-se uma mistura que necessita de vibração para melhorar seu adensamento, entretanto para valores de “q” menores que 0,25 a mistura torna-se auto- adensável. A redução do valor de “q” acarreta no aumento da quantidade de finos, que influencia na interação entre as partículas, formando um líquido viscoso quando misturado com água (VANDERLEI, 2004). Funk e Dinger (1993) constataram que a distribuição da quantidade de partículas de diâmetros distintos nos modelos propostos por Furnas e Andreassen forma uma progressão geométrica, e provaram que estes modelos convergem matematicamente para a equação apresentada a seguir. 100x DD DD CPFT q S q L q S q p ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = (2.3) em que : CPFT = porcentagem acumulada de partículas menores que Dp; Dp = diâmetro da partícula; DS = diâmetro da menor partícula; DL = diâmetro da maior partícula; q = módulo ou coeficiente de distribuição. O modelo proposto por Funk e Dinger (1993), comumente conhecido como modelo de Alfred, é um aperfeiçoamento dos modelos anteriores, que além de introduzir o conceito do tamanho mínimo de partícula na equação de Andreasen (2.2), faz uma revisão matemática do modelo de Furnas. Utilizando simulações computacionais, Funk e Dinger (1993) mostraram a influência do coeficiente “q” no empacotamento. Estes pesquisadores concluíram que, se o valor “q” for 0,37 ou menor, então 100% de empacotamento seria possível para uma distribuição infinita, enquanto que para o valor de “q” acima de 0,37, existe sempre
  48. 48. 52 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS porosidade. A tabela 2.1 contém as distribuições granulométricas de partículas segundo o método de Alfred. Estes valores foram calculados para partículas passantes em peneiras com diâmetros entre 9,5 mm e 0,15 mm, que são considerados agregados miúdos. Tabela 2.1 – Distribuição granulométrica obtida de acordo com o modelo de Alfred, com diferentes coeficientes de distribuição (q). q = 0,25 q = 0,30 q = 0,35Abertura da Malha (mm) CPFT % retida % retida acumulada CPFT % retida % retida acumulada CPFT % retida % retida acumulada 9,5 - - - - - - - - - 4,8 100,0 22,6 22,6 100,0 24,5 24,5 100,0 27,1 27,1 2,4 77,4 19,0 41,7 75,5 19,9 44,4 72,9 21,0 48,1 1,2 58,3 16,0 57,7 55,6 16,2 60,5 51,9 16,2 64,4 0,6 42,3 13,5 71,2 39,5 13,1 73,7 35,6 12,6 76,9 0,3 28,8 11,3 82,5 26,3 10,7 84,3 23,1 9,7 86,7 0,15 17,5 9,5 92,0 15,7 8,7 93,0 13,3 7,5 94,2 fundo 8,0 8,0 100,0 7,0 7,0 100,0 5,8 5,8 100,0 Pfeiffenberger (apud MEDEIROS, DORNELLES e FRANCO, 1994)2 determinou curvas granulométricas de agregados para produção de blocos em vibro-prensas. A curva granulométrica apresentada na Tabela 2.2 foi adotada por Medeiros, Dornelles e Franco (1994) por conta de melhor adequar-se aos seus estudos. Tabela 2.2 – Faixas granulométricas propostas por Pfeiffenberger (apud Medeiros, Dornelles e Franco, 1994) Abertura da Malha % retida acumulada % retida acumulada (mm) mínima máxima 9,5 0 0 4,8 5 15 2,4 15 35 1,2 25 55 0,6 35 75 0,3 45 95 0,15 55 100 fundo 60 100 Os dados das tabelas 2.1 e 2.2 foram plotados juntamente no gráfico apresentado na figura 2.3. Pode-se observar que as curvas obtidas pelo modelo de Alfred estão 2 Pfeiffenberger, L. E. Proper selection, sieving blending and proportioning aggregates for concrete block production. Part II, Besser Block, Alpena, p 4-7, Nov/Dec. 1985.
  49. 49. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 53 completamente inseridas no limites sugeridos por Pfeiffenberg, o que sugere que este pesquisador utilizou esse modelo como o ideal para a fabricação de blocos. Figura 2.3. Curvas granulométricas baseada no modelo de Alfred justapostas aos limites granulométricos estabelecidos por Pfeiffenberg. Além da distribuição granulométrica, a morfologia dos agregados também é um importante fator para promover melhores propriedades mecânicas ao concreto. Agregados não muito angulosos proporcionam melhor consistência ao concreto, e relativa diminuição da água de amassamento em relação aos agregados mais angulosos. De fato, quanto menos esférica for a partícula, menor é a densidade de empacotamento de uma distribuição que a contenha. Isso ocorre devido à fricção interparticular que surge pelo contato das superfícies irregulares das mesmas. b. Cimento Portland O cimento Portland pode ser definido como um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer obtido através da calcinação e clinquerização da mistura de calcário e argila. A qualidade final desse aglomerante depende da matéria-prima utilizada, das adições posteriores à calcinação e do grau de finura atingido na moagem. O cimento Portland é composto essencialmente por silicatos, aluminatos e impurezas. Os silicatos presentes no cimento Portland são: silicato dicálcico - C2S - e silicato
  50. 50. 54 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS tricálcico - C3S. Os aluminatos são: aluminato tricálcico - C3A - e ferroaluminato tetracálcico - C4AF. As chamadas impurezas do cimento Portland - sulfatos, álcalis, cal livre, sílica não reativa, periclase, etc. - não são normalmente consideradas nas reações de hidratação. O cimento Portland, quando misturado à água, adquire propriedades adesivas aglomerando areia e agregado graúdo na mistura do concreto. Isso acontece porque a reação química do cimento com a água, comumente chamada de hidratação do cimento, gera produtos que possuem propriedades de pega e endurecimento. O processo de hidratação consiste na ocorrência de reações simultâneas dos compostos anidros com a água, pois o cimento Portland é composto de uma mistura de vários compostos. Entretanto, as velocidades de reação de cada um desses compostos são distintas. Os aluminatos se hidratam muito mais rapidamente do que os silicatos. As reações de hidratação desses compostos determinam as propriedades da pasta de cimento, como o enrijecimento - perda de consistência - e a pega – início do endurecimento. Os silicatos, que compõe aproximadamente 75% do cimento Portland comum, têm um importante papel na determinação das propriedades de endurecimento - taxa de desenvolvimento da resistência. (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Melo (2000) comenta que durante a hidratação das fases puras, a hidratação dos silicatos resulta na formação, por um lado, de um silicato de cálcio hidratado, que é escrito na forma abreviada como C-S-H e, por outro lado, da portlandita, Ca(OH)2. O aluminato tricálcico (C3A) na presença de gipsita (CaSO4.2H2O) produz o trissulfoaluminato de cálcio hidratado (etringita primária – AFt) e monossulfoaluminato de cálcio hidratado (AFm), sendo que a formação de AFt e AFm depende da concentração de aluminato e íons sultafo na solução.
  51. 51. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 55 Para aplicação em tecnologia de concreto, é interessante observar os aspectos físicos tais como enrijecimento, pega, e endurecimento que são diferentes manifestações na evolução dos processos químicos. Enrijecimento é a perda de consistência da pasta plástica de cimento, e está associado ao fenômeno de perda de abatimento no concreto. A perda gradual de água livre no sistema devido a reações iniciais de hidratação, adsorsão física na superfície dos produtos de hidratação de baixa cristalinidade, como etringita e o C-S-H, e a evaporação, causam o enrijecimento da pasta e, finalmente, a pega e o endurecimento (MEHTA e MONTEIRO, 1994). O termo pega implica na solidificação da pasta plástica de cimento, ou seja, a mudança do estado fluido para um estado rígido. O começo da solidificação, chamado “início de pega” representa o tempo com que a pasta se torna não trabalhável. Após este estágio, o lançamento, compactação e acabamento do concreto se tornam muito difíceis. O “fim de pega” representa o fim do processo de solidificação da pasta. Durante a pega, a pasta de cimento Portland adquire uma determinada resistência. Porém é importante distinguir a pega do endurecimento. Na tecnologia do concreto, o endurecimento é definido como o fenômeno de ganho de resistência com o tempo. Durante o mesmo, ocorre o preenchimento progressivo dos espaços vazios na pasta com os produtos de hidratação, resultando no decréscimo da porosidade, da permeabilidade, e em um acréscimo da resistência e durabilidade (MELO, 2000). Existem vários tipos de cimento Portland produzidos no Brasil, diferentes entre si, principalmente em função de sua composição. Dentre todos os tipos existentes, os cimentos de alta resistência inicial (CPV ARI Plus e CPV ARI RS) são os mais empregados na produção de componentes pré-moldados de concreto, inclusive na fabricação de blocos.
  52. 52. 56 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Embora especificado pela ABNT em norma separada do cimento Portland comum, o cimento CP V de Alta Resistência Inicial (ARI) é na verdade um tipo particular desse, que tem a peculiaridade de atingir altas resistências nos primeiros dias de aplicação. O desenvolvimento da alta resistência inicial é conseguido pela utilização de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer, que aumenta a quantidade de C3S em sua composição, bem como pela moagem mais fina do cimento, de modo que, ao reagir com a água, ele adquira elevadas resistências, com maior velocidade. O ganho mais rápido de resistência permite uma reutilização mais rápida dos moldes, o que propicia maior produtividade na indústria de pré-moldados. Existe a opção de se empregar o cimento Portland branco estrutural para os componentes em que o concreto permanece aparente, e cujo aspecto estético é imperativo. Este cimento pode ser aplicado em sua cor original ou combinado com pigmentos, garantindo a fidelidade da cor escolhida (Figura 2.4). Figura 2.4. Exemplos de aplicação do cimento Portland branco. (i) Piso Solarium; (ii) Epopéia Paulista, painel temático de autoria da artista plástica Maria Bonomi; (iii) Ponte Irineu Bornhausen; (iv) Telhas residenciais. O processo de fabricação de cimento Portland branco é semelhante ao do cimento Portland comum, porém requer controles tecnológicos ainda mais rígidos em todos os estágios do processo, para evitar a contaminação do produto por óxidos de ferro, manganês e titânio. O processo inclui a seleção do material cru, preparação da mistura crua,
  53. 53. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 57 queima/sinterização do clínquer, branqueamento/resfriamento, e moagem sob condições precisas em todos os estágios para evitar possíveis contaminações e alterações da cor. Entretanto, a diferença tecnológica está na combinação de resfriamento e branqueamento, necessária para melhorar a brancura e promover homogeneidade da cor. Na composição química do cimento branco não deve haver C4AF, de modo que a pureza das fontes de Si-, Ca-, Al- é essencial para a qualidade de sua produção. Para cimentos de alto grau de brancura, o calcário, a argila caulinítica e a areia quartzosa devem conter baixos teores de Fe2O3 e MnO, assim como teores controlados de outros compostos, tais como TiO2 SiO2 e Al2O3. A escolha do gesso para a moagem final do cimento é também de grande importância (SOBOLEV, 2001). No Brasil o cimento Portland branco é regulamentado pela norma NBR12989:1993, sendo classificado em estrutural e não estrutural. O cimento Portland branco estrutural, que possui até 25% em massa de material carbonáceo, enquanto o cimento Portland branco não estrutural possui entre 26% e 50% de material carbonáceo em sua composição. c. Aditivos e adições minerais Os aditivos são produtos que, adicionados à mistura do concreto, modificam algumas de suas propriedades melhorando determinadas condições, por exemplo: trabalhabilidade, tempo de pega, incorporação de ar, fluidez, etc. Geralmente adiciona-se teor não maior do que 5% em relação à massa de cimento durante a mistura ou durante a mistura complementar, antes do lançamento do concreto com finalidade de se obterem modificações específicas, ou modificações das propriedades normais do mesmo (NEVILLE, 1997). As finalidades para as quais os aditivos são geralmente empregados no concreto incluem melhora da trabalhabilidade, aceleração ou redução do tempo de pega, controle do
  54. 54. 58 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS desenvolvimento da resistência, e melhora da resistência à fissuração térmica, à ação do gelo, à expansão álcali-agregado e a soluções ácidas e sulfatadas (METHA e MONTEIRO, 1994). As adições minerais são materiais incorporados na composição do concreto que contribuem na melhoria de diversas propriedades deste material. As adições possuem propriedades físicas e químicas que proporcionam efeitos benéficos sobre as propriedades do concreto, tais como a densidade, permeabilidade, capilaridade, exsudação e tendência à fissuração, contribuindo assim para a resistência do concreto. Muitas das adições minerais possuem em sua composição alguma forma de sílica amorfa que, na presença de água, pode combinar com a cal proveniente das reações de hidratação, formando silicato de cálcio hidratado, C-S-H, principal constituinte da pasta resistente e constituinte do concreto endurecido. Como exemplo de adições minerais mais importantes, pode-se citar pozolanas como a sílica ativa, cinza volante e cinza de casca de arroz, metacaulinita, entre outras. A contribuição dessas adições para o concreto é promover a redução da permeabilidade, desconexão dos poros, proporcionada pela reação pozolânica e pelo efeito filer. Outras vantagens observadas na utilização dessas adições são: obtenção de resistências mais elevadas; possibilidade de diminuição das dosagens de aglomerantes; e melhora significativa da durabilidade, desde que viabilizada a cura adequada. Dentre as adições minerais existentes, cabe destacar a utilização da sílica ativa na melhoria das propriedades do concreto. A sílica ativa - SiO2 - é um produto mineral extraído da fabricação de silício ou de ligas de ferro-silício a partir de quartzo de elevada pureza e carvão em forno elétrico de eletrodos de arco submerso. Suas partículas possuem forma esférica e têm dimensão menor que 0,1μm. A sílica ativa, quando incorporada aos concretos e argamassas, confere-lhes alta resistência, baixa permeabilidade, e, por conseqüência, maior durabilidade. Isto ocorre por conseqüência da reação pozolânica, que consome o Ca(OH)2
  55. 55. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 59 produzido na hidratação do cimento Portland, produzindo C-S-H. Outros benefícios do uso da sílica ativa são a redução da exsudação e a melhoria da coesão da mistura. Podem-se fazer uso de outras adições, tais como a metacaulinita, que é um produto derivado da calcinação de argilas cauliníticas que também podem ser utilizada como fíler no concreto. A metacaulinita é constituída principalmente por compostos à base de sílica (SiO2) e alumina (Al2O3) na fase amorfa (LACERDA, 2005), proporcionando reatividade com o hidróxido de cálcio presente no concreto. d. Pigmentos A adição de pigmentos possibilitou uma expansão mercadológica da alvenaria de blocos de concreto, por atender projetos que primam pela estética arquitetônica. A coloração integral do concreto, seja dosado em central, pré-moldado, na forma de argamassas ou blocos, transforma a aparência fria e monótona natural do concreto em tons alegres, harmoniosos e agradáveis. Os pigmentos oferecem aos arquitetos uma instigante ferramenta de cores para ser usada no projeto de edificações e na sua interação com o ambiente (Figura 2.5). Figura 2.5. Alvenaria de blocos de concreto coloridos. (fonte: http://www.daviscolors.com/structures/block/masonrypict.jpeg).
  56. 56. 60 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS Os pigmentos para a aplicação em produtos à base de cimento ou outros materiais cimentantes, tais como a cal e o gesso, devem ser completamente estáveis em relação aos álcalis, eficientes e resistentes às intempéries. Devem ser também relativamente baratos, contudo ter um alto poder de coloração para proporcionar um rendimento satisfatório. Uma das principais classes de colorantes, os pigmentos à base de óxido de ferro, contempla todos estes critérios citados. Pigmentos de óxido de ferro podem ser distinguidos em duas subcategorias, os naturais e os sintéticos. Os óxidos de ferro naturais, como o nome indica, são as hematitas (vermelho), limonitas (amarelos), e magnetitas (pretos). Seus teores de óxido de ferro são relativamente baixos, enquanto que o material restante em sua composição é inerte e sem valor de coloração. Os óxidos de ferro naturais, algumas vezes remetem a cores minerais, sendo assim designados tais como âmbar, siena e ocre. Estes óxidos de ferro naturais estão sendo substituídos pelos novos óxidos sintéticos, que oferecem maior grau de pureza na sua composição, uniformidade mais consistente, grande diversidade de tons, e capacidade maior de coloração. Apesar de serem mais caros, suas propriedades proporcionam maior economia no produto final. Os óxidos de ferro sintéticos amarelos oferecem nuances do “creme” até o amarelo. Estes são produzidos por meio de processos de redução orgânica (KELLER, 1987). Estes óxidos têm formato alongado, o que pode aumentar o imbricamento entre as partículas do concreto, e por conseqüência aumentar o consumo de água da mistura. Os pigmentos sintéticos pretos podem gerar tons desde o cinza claro até tonalidades como o carvão. A fabricação do óxido de ferro preto pode ser obtida por processos análogos aos utilizados para a fabricação do óxido de ferro amarelo. Este pigmento também pode ser obtido pela redução do óxido de ferro amarelo, ou da hematita. Óxidos de ferro sintéticos (puros) vermelhos podem ser encontrados em gamas de cores, desde o amarelado “terracota” até os azulados “borgonha”, com uma larga seleção de
  57. 57. ALVENARIA DE BLOCOS DE CONCETO 61 tons intermediários. Keller (1987) cita que os óxidos de ferro vermelhos podem ser obtidos por meio de processos de calcinação dos pigmentos amarelos ou pretos. Em geral as partículas dos óxidos de ferro vermelhos são menores que 3 μm, e seu formato arredondado contribuei com o empacotamento das partículas constituintes do concreto. Tons como bronze ou marrom podem ser conseguidos com misturas entre os três pigmentos básicos de óxido de ferro. Estes também podem ser obtidos por precipitação direta ou pela redução controlada do óxido de ferro preto (KELLER, 1987). O óxido de cromo verde é igualmente satisfatório na utilização em produtos à base de cimento (comparável aos pigmentos de óxido de ferro), porém são mais caros. Em projetos especiais, onde o custo é secundário, podem ser utilizados pigmentos tais como óxido hidratado de cromo verde (turquesa), níquel-titânio verde (tom canário), e aluminato de cobalto azul. Alguns outros colorantes com utilização limitada em produtos à base de cimento são amplamente mencionados na literatura, tais como os carbonos solúveis em água (pretos), as fitalocianinas solúveis em água (verdes) e o azul ultramarino. Muitos outros colorantes orgânicos e inorgânicos devem ser restritos a áreas internas, incluindo a fitalocianina azul, devido à sua baixa durabilidade frente aos raios ultravioleta. Pigmentos hidrofóbicos tais como os carbonos negros e as fitalocianinas verdes devem ser convertidos em pigmentos hidrofílicos. Para tanto, devem ser aplicados agentes dispersantes próprios para utilização em materiais à base de cimento. Comercialmente é vendida uma grande variedade de colorantes com estas propriedades. Diversos fatores influenciam a coloração do concreto. O cimento cinza, além de tornar o concreto com aparência suja e lavada, tira o brilho de qualquer pigmento utilizado. Por esta razão, componentes de concreto fabricados com cimento Portland comum não produzem cores vivas como os fabricados com cimento branco. Porém, o ganho de brilho da
  58. 58. 62 BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA EM CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADAS cor obtido pelo uso de cimento branco depende do pigmento utilizado. No caso dos pigmentos de cor preta, não existe teoricamente diferença na utilização de cimento cinza ou branco. No caso das cores vermelha e marrom, a diferença é discreta, e quando se utiliza pigmento amarelo ou azul, a diferença é evidente. Na coloração do concreto, não são os agregados que são pigmentados, mas sim a pasta de cimento, que forma uma película em torno das partículas dos agregados. De acordo com Kohnert (1997) um concreto com maior consumo de cimento, com a mesma concentração de pigmento (em porcentagem da massa de cimento), terá uma coloração mais intensa que um concreto com consumo menor. Ao adicionar quantidades de pigmentos no traço de concreto, inicialmente a intensidade da cor varia linearmente com a concentração de pigmento. Porém, quanto maior a concentração de pigmentos chega-se a uma taxa em que sua adição não promove maiores alterações na cor da superfície - ponto de saturação - tornando-se anti-econômico (KOHNERT, 1997). Do ponto de vista técnico, os pigmentos podem ser considerados como um agregado extremamente fino e inerte, de modo que a adição excessiva deste material aumentaria a demanda de água para a manutenção da consistência, acarretando em maior porosidade e menor resistência à compressão do concreto. 2.1.2 Dosagem A fabricação de blocos utiliza dosagem de concreto com consistência seca para que estes, após o adensamento mediante compactação, possam ser desmoldados rapidamente, possibilitando a reutilização imediata do molde. A coesão deste concreto no estado fresco é muito importante devido à sua consistência rija, o que impede que os blocos recém moldados sofram variações dimensionais durante as operações de transporte após a fabricação, cura, etc. O concreto deve ser dosado cuidadosamente e sua consistência

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